Nous avons étudié expérimentalement la dynamique de remontée de bulles dans des fluides complexes, allant de solutions de polymère à des milieux granulaires immergés, dans le cas d'une géométrie confinée (cellule de Hele-Shaw). Dans un premier temps, nous avons considéré la remontée d'une bulle unique dans une solution de polymère confinée. Le fluide choisi (PEO) est viscoélastique et rhéofluidifiant. Au-delà d'un volume critique, nous avons mis en évidence et caractérisé deux types d'instabilités : la bulle est défléchie de sa trajectoire verticale, ou se fragmente. L'extension de cette expérience au cas de l'injection continue d'air en base de la cellule a permis de quantifier la dynamique couplée entre les bulles et en particulier leur coalescence, qui dépend fortement du débit d'injection. Dans un deuxième temps, nous avons considéré le cas d'un milieu granulaire immergé : un lit de grains à surface libre, dans lequel de l'air est injecté à débit constant par un unique point d'injection en base de la cellule. En régime stationnaire, la mise en mouvement des grains par le passage répété de l'air conduit à la formation d'une zone fluide. Nous avons quantifié la dynamique des bulles dans cette zone et montré que même en variant la taille des grains et le débit de gaz, la fraction de gaz piégée dans la zone fluide reste constante. Enfin, nous avons considéré l'influence d'un obstacle fixe sur la dynamique du canal d'air central. Un diagramme des régimes est établi en fonction de la taille et de la hauteur de l'obstacle : soit le canal est stabilisé par l'obstacle, soit il est instable et explore de manière intermittente l'un ou l'autre côté de l'obstacle. / We have studied experimentally the dynamics of bubbles rising in complex fluids, from polymer solutions to immersed granular media, in a confined geometry (Hele-Shaw cell). In a first part, we considered the rise of a single bubble in a confined polymer solution. The fluid (PEO) is viscoelastic and shear-thinning. Above a critical volume, we have observed and characterized two types of instabilities : the bubble is deflected from its vertical trajectory, or fragments. The extension of this experiment to continuous air injection at of the cell bottom made it possible to quantify the coupled dynamics between bubbles and in particular their coalescence, which is highly dependent on the injection rate. In a second part, we considered the case of a immersed granular medium, in which air is injected at constant flow rate through a single nozzle at the cell bottom. In the steady state, the movement of the grains generated by the successive air pathways leads to the formation of a fluidized zone. We quantified the bubble dynamics in this zone and showed that even when varying the grains size and gas flow rate, the fraction of gas trapped in the fluidized zone remains constant. Finally, we considered the influence of a fixed obstacle on the dynamics of the central air channel. A phase diagram is established depending on the size and height of the obstacle: either the channel is stabilized by the obstacle, or it is unstable and intermittently explores each side of the obstacle.

Nous avons étudié la dynamique de particules rigides et sphériques immergées dans un écoulement de cisaillement simple et oscillant à bas nombre de Reynolds. Les particules, au delà d’une déformation critique, se comportent de façon irréversible. La particules suivent alors un processus diffusif appelé: diffusion induite par cisaillement. Dans cette thèse, nous avons montré, par une approche numérique et expérimentale, que les collisions solides entre particules sont à l’origine de ce phénomène. Des simulations numériques ont été effectués afin d’évaluer l’importance relative des forces hydrodynamiques longues portées, des forces de lubrifications et des forces de contact. Deux expériences ont été effectuées afin de mettre en évidence l’influence des contacts solides entre particules. Nous avons étudié la dynamique de 3 particules soumises à un écoulement de cisaillement périodique. Les trajectoires des particules sont irréversibles durant le premier cycle et réversible pour les cycles suivants. En montrant que l’amplitude de l’irréversibilité est corrélée à la rugosité des particules, nous fournissons une preuve évidente que des collisions solides entre particules ont bien lieu et que ces collisions influencent la dynamique des particules. Effectuée dans une suspension homogène, le rôle des contacts a aussi été mis en évidence en montrant que l’amplitude critique de déformation dépend de la rugosité des particules. Un modèle géométrique simple qui considère des `particules effectives’ ayant un volume dépendant de l’amplitude de déformation et de la rugosité des particules, nous a permis de quantitativement reproduire les mesures expérimentales. / Even at low Reynolds number, particles within a shear flow exhibit irreversible dynamics. Many theories have been put forth to explain this phenomenon, the origin of irreversibility remains unclear. An integrated program of experimental and computational studies has been performed to assess the origin of the irreversible behavior of particles. Numerical simulations were used to evaluated the relative importance of long-range hydrodynamic interactions, lubrication, and contact forces. By isolating contribution of these interactions, we have shown that neither the long-range hydrodynamic interactions nor the lubrication are responsible for irreversibility. Solid contacts between particles largely dominate this phenomenon. However, producing realistic results requires both contact interactions and lubrication. Two different experiments were performed to address the role of contacts between particles in sheared suspensions. In the first experiment, the particle trajectories are irreversible during the first cycle but reversible for the next cycles. By showing that the magnitude of irreversibility increases with the particle roughness, we provide direct evidence that contacts occur in viscous flow. Experimental particle trajectories are well captured by the numerical model. In the second experiment, performed in a homogeneous suspension, the role of solid collisions was also revealed by showing that the critical strain amplitude depends on the particle roughness. A geometrical model based on the assumption that colliding particles produce irreversibility was derived. The model successfully reproduces the measured values of the critical strain amplitude.

Les adhésifs sensibles à la pression (PSAs) sont constitués de matériaux polymères mous qui collent presque instantanément sur presque tout type de surface. Les propriétés adhésives de ces matériaux sont principalement contrôlées par leurs propriétés rhéologiques et ainsi, par la structure moléculaire des polymères utilisés dans leur formulation. La nature des monomères, la distribution des masses molaires et le degré de réticulation sont des exemples de paramètres habituellement définis par les ingénieurs pour l’optimisation des adhésifs commerciaux. La singularité de notre projet est d’étudier les propriétés adhésives de matériaux polymères modèles fonctionnalisés par des groupements urée.Ces groupements fortement interactifs par liaison hydrogène renforcent les propriétés élastiques et dissipatives de la matrice polymère constituée de chaînes non enchevêtrées, tout en gardant une très faible viscosité dans les solvants non polaires. Inspiré de l’étude récente sur le PIBUT (Courtois et al, Adv .Func. Mater. 2010), nos systèmes modèle sont constitués de chaînes linéaires polybutylacrylate fonctionnalisées en leur milieu. La méthode de synthèse utilisée dans notre projet permet un très bon contrôle de la longueur des chaînes, tout en permettant d’utiliser une grande diversité de groupements interactifs. La caractérisation systématique de nos matériaux nous a permis d’identifier les paramètres structuraux qui gouvernent la rhéologie et l’adhésion. Des structures supramoléculaires plus complexes ont aussi été explorées dans notre projet et montrent clairement le fort potentiel de la chimie supramoléculaire pour le domaine de l’adhésion. / Pressure Sensitive Adhesives (PSA) are soft polymer materials which stick on almost any surface due to their particular rheological properties. Engineers adjust polymers molecular structure to optimize adhesion properties for each application. The nature of the monomers, molecular weight distribution and degree of crosslinking are classical tunable parameters for acrylic adhesives. The specificity of our project is to investigate the adhesive properties of model polymers functionalized by urea groups. The presence of strong hydrogen bonds inside the polymeric matrix allows to dramatically increase the viscosity and dynamic modulus of short polymer chains (M<20kg/mol) reducing the need for crosslinking while reducing dramatically the viscosity when dissolved in polar solvents. Inspired by the recent study on PIBUT (Courtois et al, Adv .Func. Mater. 2010), our model systems are linear center-functionalized polybutylacrylate chains synthesized with a highly controlled but versatile synthesis method. In our work, the extensive characterization of these materials allowed us to identify the key structural parameters governing their rheology and their adhesive properties. More complex structures were also investigated and showed clearly the potential of the supramolecular chemistry for the science of adhesion.

Les solutions de micelles géantes sont utilisées dans plusieurs domaines industriels pour augmenter la viscosité d'une solution. Elles présentent un caractère viscoélastique bénéfique pour la fracturation hydraulique des roches pétrolifères car elles permettent de transporter le sable et de le maintenir en suspension. Cette thèse étudie les propriétés rhéologiques d’une solution commerciale destinée à la fracturation hydraulique. Cette solution est particulièrement délicate à caractériser car ses écoulements semblent être toujours instables. Nous avons mis au point une méthodologie permettant de la caractériser en régime laminaire, et avons montré que ce régime n’existe à température ambiante que pour des très faibles valeurs de taux de cisaillement. Habituellement, le comportement rhéologique dans le régime linéaire de ce type de solution est prédit par le modèle de Maxwell. Nous mettons en évidence que le comportement rhéologique de la solution étudiée ne correspond pas à ce modèle. Nous avons établi un modèle viscoélastique compatible avec les données expérimentales.Les instabilités d’écoulement de ces solutions sont d’origine élastique. Ce phénomène est largement étudié dans la littérature. Le comportement rhéologique dans le domaine non linéaire possède des caractéristiques propres à ces solutions. Notamment l’apparition d’un plateau de contrainte dans la courbe d’écoulement, précédé par une augmentation linéaire de la contrainte avec le cisaillement. Le début de ce plateau coïncide avec le déclenchement des instabilités, on parle de taux de cisaillement critique. La particularité de cette solution est la valeur faible de la contrainte plateau ainsi que du taux de cisaillement critique. Les valeurs observées sont cohérentes avec la valeur des paramètres rhéologiques obtenus dans les régimes d’écoulement laminaire. L’effet de certains paramètres physico-chimiques sur la rhéologie est également exploré. / Giant micelle solutions are used in several industrial domains to increase the viscosity of solution. Their viscoelastic characteristic is beneficial for hydraulic fracturing of oil rocks because these solutions are able to transport sand and to keep it in suspension. This thesis examines the rheological properties of a commercial solution, designed for hydraulic fracturing. This solution is particularly difficult to characterize because its flows seem to be always unstable. We have developed a methodology to characterize it in the laminar regime and we have shown that this regime exists at room temperature only for very low shear rate values. Usually, the rheological behavior of this type of solution, in the linear regime, is predicted by the Maxwell model. We prove that the rheological behavior of the studied solution doesn’t match this model. We have designed a viscoelastic model that is compatible with experimental data.The origin of flow instabilities of these solutions is elastic. This phenomenon is widely studied in the literature. The rheological behavior in the nonlinear regime has characteristics specific to these solutions. In particular, the appearance of a stress plateau in the flow curve, preceded by a linear increase of stress with shear. The beginning of this plateau match the onset of instabilities at a critical shear rate. The feature of this solution is the low value of the stress plateau as well as the critical shear rate value. They are consistent with the value of rheological parameters obtained in laminar flow regimes. The effect of some physico-chemical parameters on rheology is also explored.

Ce travail de thèse rentre dans le cadre de la problématique générale, en plein développement actuellement, concernant l’exploitation des nanotechnologies pour le développement d’écomatériaux, dont les propriétés sont significativement améliorées et élargies. A cause de leur surface spécifique particulièrement élevée, l’ajout d’une infime quantité (de l’ordre du % par rapport au ciment) de particules nanométriques à une formulation d’un matériau cimentaire peut entrainer des modifications significatives des propriétés du produit. Ces modifications peuvent intervenir à tout niveau de maturation du matériau en impactant les propriétés correspondantes : état frais (rhéologie), jeune âge (cinétique de prise, retrait, fissuration) et état durci (propriétés mécaniques, thermiques et durabilité).Le principal travail de cette thèse a consisté à étudier l’impact de nano particules isotropes (nano silice) et anisotropes (nano argile) sur la rhéologie des matériaux cimentaires à l’aide d’un nouveau protocole : la rhéologie oscillatoire aux grandes amplitudes. De plus, l’impact de celle-ci sur le processus d’hydratation des matériaux contenant de hauts dosages en laitier de haut fourneaux a aussi été étudié. / This PhD gets in the larger topic of the use of nano-technology to develop eco-friendly materials whose properties are improved. Due to their very high specific surface, a very low quantity (only a few percent) of nano particles into a cement-based material can induce significant changes of materials properties. These changes can take place at every ages of materials such as fresh state (rheology), young age (kinetic of hydration, shrinkage) or long term (mechanical, thermal properties and durability). During this PhD, different types of nano particles are considered: isotropic (nano silica) or anisotropic (nano clay). The main objective is to consider the impact of nano particles on rheological properties considering a new rheological protocol: large amplitude oscillation shear (LAOS). Besides, interaction between nano particles and hydration products in the case of cement based material containing high dosage of slag is also considered. This study will help to understand how nano particles change material properties at fresh state and young age. Indeed, it is at these ages that materials properties are lower when cement is replaced by other material.

Ce projet visait à mesurer l’effet de l’enrichissement en polysaccharides d’une matrice laitière sur son comportement rhéologique en digestion in vitro. Le comportement rhéologique de solutions de protéines laitières (3,9%), de gomme xanthane (0,7%), de gomme de caroube (0,7%) et de leurs mélanges, acidifiés par HCl sous agitation, a été suivi durant une digestion in vitro. Le comportement de solutions de poudre de lait écrémé (3,5 et 4% de protéines) enrichies des mêmes polysaccharides (0,7%) et fermentées a aussi été suivi en digestion in vitro. Le mode d’acidification affectait le comportement rhéologique des solutions contenant des protéines. La viscosité des solutions a diminué en cours de digestion, à l’exception des solutions contenant protéines et gomme xanthane dont la viscosité augmentait de l’étape gastrique à l’étape intestinale. L’ajout de polysaccharides à une matrice laitière permettrait donc de moduler sa viscosité lors de la digestion et pourrait ainsi procurer des bénéfices physiologiques. / This project aims to measure the effect of enrichment in polysaccharides of a dairy matrix on its rheological behaviour when subjected to in vitro digestion. The rheological behaviour of solutions containing milk protein (3,9%), xanthan gum (0,7%), carob gum (0,7%) and their binary or ternary mixtures, acidified by HCl with stirring, was followed during in vitro digestion. The rheological behavior of solutions of skimmed milk powder (3,5% and 4% of protein) enriched or not with same polysaccharides (0,7%) and fermented has also been followed during in vitro digestion. The mode of acidification affected the rheological behavior of solutions containing proteins. The viscosity of the acidified and fermented solutions decreased throughout digestion, except for the protein solutions containing xanthan gum for which viscosity increased at the transition from gastric to intestinal stage. Integration of polysaccharides to a dairy matrix would, therefore, modulate its viscosity during digestion and could provide physiological benefits.

Les bactéries productrices d’exopolysaccharides (EPS) sont utilisées dans la fabrication du yogourt pour améliorer la viscosité, la texture et la rétention d’eau. Ces améliorations sont plutôt reliées aux propriétés intrinsèques des EPS et à leurs interactions avec les protéines qu'à leurs quantités. Dans plusieurs pays, les polysaccharides commerciaux (PS) sont autorisés comme agents stabilisants dans le yogourt. Les interactions EPS-PS peuvent aussi influencer positivement ou négativement les propriétés finales des yogourts. Malgré plusieurs études réalisées, la relation structure-fonction des EPS particulièrement dans les systèmes avec stabilisants a été peu étudiée et n’est pas entièrement comprise. Même les études portant sur le rôle de certaines propriétés intrinsèques des EPS ont été effectuées dans un système ne contenant que l'EPS. Les effets des EPS dans un système contenant des PS commerciaux sont encore non étudiés et donc inconnus. Ainsi, cette étude a été menée dans le but de mieux comprendre les effets de certaines propriétés intrinsèques des EPS produits in situ seuls ou en présence des PS commerciaux sur les propriétés rhéologiques, physiques et microstructurales du yogourt. Les résultats de cette étude ont montré que la charge négative de l'EPS ou PS contribue à l'amélioration de la fermeté et de la viscosité du yogourt mais augmente la synérèse. La rigidité, la linéarité et le poids moléculaire d'un EPS ou PS ont augmenté nettement la viscosité. Concernant la synérèse, les EPS ou PS neutres et rigides ont permis une très bonne amélioration de la capacité de rétention d'eau du yogourt par rapport au contrôle. Les résultats des PS utilisés avec la souche produisant un EPS anionique, rigide et linéaire n'ont pas montré d'effets majeurs sur la fermeté et la viscosité tandis qu’une diminution de la synérèse a été observée avec la pectine seulement. Une amélioration de la fermeté et de la viscosité a été observée lorsque les PS ont été utilisés avec les souches produisant des EPS neutres. L'amélioration de la viscosité était notamment plus importante avec les PS rigides. Les résultats de cette thèse ont rapporté, pour la première fois, des effets intéressants de certaines propriétés intrinsèques des EPS et/ou PS aussi bien dans la formation du gel laitier que sur les propriétés finales du yogourt. Ces résultats offrent aussi aux industriels et chercheurs laitiers des prémisses permettant de choisir les souches EPS+ et/ou PS afin de corriger ou améliorer une ou plusieurs propriétés spécifiques du yogourt. / Lactic acid bacteria (LAB) producing exopolysaccharides (EPS) are widely used in yogurt to improve viscosity, texture and water retention capacity. These improvements were shown to be related to the intrinsic properties of EPS and their interactions with proteins rather than to their concentration. Additionally, in many countries, commercial PS are used as stabilizers in yogurt. The co-presence of in situ-produced EPS and PS could also positively or negatively influence the properties of yogurt. Up to now, the structure-function relationship of EPS has not been widely studied and is still poorly understood. This context is more challenging since all studies on the role of some intrinsic properties of EPS have been carried out in systems containing only EPS. The effects of EPS in a system containing commercial PS are still unknown. In this context this study was performed to understand the effects of some intrinsic properties of EPS produced in situ by lactic acid bacteria used alone or in the presence of commercial PS on the rheological (gel formation, firmness and viscosity), physical (syneresis) and microstructural properties of yogurt. The results obtained in this study showed that the negative charge of the PS or EPS contributed to both yogurt firmness and viscosity improvements but increased syneresis. The backbone stiffness and linearity as well as the molecular weight of PS or EPS increased yogurt viscosity. Moreover, the neutral and stiff EPS or PS were able to improve yogurt water retention capacity as compared to control. The use of PS with an anionic, rigid and linear EPS producing strain, did not show major effects on both yogurt firmness and viscosity. However, only pectin was able to improve water retention capacity. The addition of PS to yogurt fermented by neutral EPS-producing strains improved viscosity and firmness. The highest viscosity values were obtained with stiff PS. Results of this thesis reported for the first time interesting effects of some EPS and/or PS intrinsic properties in both gel formation and final yogurt properties. Such results would also help dairy manufacturers and researchers to choose the suitable EPS+ strain/PS combination to correct or improve specific properties of yogurt.

Des courants de mouture industrielle (les farines patentes, de coupure basse) ont été étudiés, individuellement ou en combinaison, pour déterminer leur impact sur le comportement rhéologique des pâtes et propriétés dimensionnelles et texturales des biscuits secs et des cookies à la rotative et coupe fil. L'ajout de la fraction de farine basse, portion périphérique de l'endosperme, dans les trois recettes biscuitière et cookies provoque une augmentation de la consistance de la pâte et une forte augmentation de la fermeté et densité des biscuits. Par contre, on observe une corrélation inverse avec ces mêmes attributs avec l'utilisation de la patente, portion du cœur de l'endosperme. Toute combinaison de courants de mouture, induisant de larges variations dans la composition minérale, polysacharrides non amylacés et protéique, provoque des changements majeurs sur les caractéristiques des pâtes et produits finis. L'étude des régressions « PLS» décrit bien les relations qui prévalent entre les farines individuelles et recombinées ainsi que leurs interactions sur les attributs rhéologiques des pâtes et caractéristiques des produits, selon la contribution des ingrédients des recettes. De plus, certains paramètres physico-chimiques des farines (protéine, granulométrie et valeurs alvéographiques) permettent d'expliquer la consistance de pâtes. Une procédure de fractionnement et de reconstitution des farine a été validée sur ces trois courants de mouture pour accéder à la contribution des fractions gluten, amidon de refus, principal et hydrosolubles incorporées, dans les mêmes proportions que les farines originales correspondantes. Cette procédure a permis de produire des biscuits secs, aux surfaces lisses et longueurs très similaires aux biscuits des farines originales équivalentes. Cependant, une diminution assez substantielle des attributs viscosité élongationnelle, consistance et vitesse de relaxation a été notée sur les pâtes reconstituées, suggérant que d'autres facteurs peuvent aussi intervenir dans la mise en forme des biscuits secs. De plus, la procédure favorise le brunissement des biscuits secs. Un plan de mélange utilisant les fractions gluten, amidon et hydrosoluble isolées des trois courants de mouture a permis d'induire des variations majeures dans la composition biochimique de « farines modèles». Cette étude a démontré que la fonctionnalité des farines de blé ne peut être expliquée par la simple sommation des effets individuels de ces fractions. En effet, même si chaque fraction gluten, amidon et fraction soluble possède des caractéristiques biochimiques spécifiques qui varient selon le courant de mouture, la valeur technologique de la farine dépend essentiellement des relations structure/fonction des protéines, pentosanes, amidon et lipides, de leur concentration et aussi des nombreuses interactions qui prévalent entre eux. Des modèles de régression et les diagrammes de contour ont permis de déterminer comment ces interactions qui existent entre le gluten, amidon et fraction hydrosoluble altèrent les caractéristiques des pâtes et des biscuits secs. La consistance, viscosité élongationnelle et dureté des pâtes produites par la farine basse, étaient surtout expliquées par les pentosanes (corrélation négative). Par contre, ces mêmes attributs rhéologiques démontraient une corrélation positive avec les protéines de la farine patente. La qualité et non la quantité des protéines de la portion centrale de l'endosperme semblent jouer un rôle crucial sur ces attributs rhéologiques. La fortification d'une farine industrielle problématique (pâte collante, biscuits fragiles et rugueux, aux dimensions démesurées) avec les fractions gluten, amidon de refus et principal et fraction soluble de la farine basse et patente a permis de modifier considérablement les caractéristiques des biscuits. Ainsi, toute augmentation de la teneur en gluten de la farine commerciale induit une augmentation prononcée de la consistance et viscoélasticité des pâtes, tout en minimisant les problèmes de fêle des biscuits. Les niveaux d'addition des fractions solubles dans la farine commerciale ont été contrôlés (< 5.0%), à cause de leur contribution au collant de la pâte. A cause de sa teneur en pentosanes, cette fraction exerce un effet notable sur la fermeté des biscuits. L'amidon principal ne modifiait ni les attributs rhéologiques ni les caractéristiques des biscuits de la farine industrielle. En revanche, à la même concentration d'amidon de refus, une augmentation excessive de la dureté et consistance des pâtes, et fermeté et résistance aux bris des biscuits a été observée. L'utilisation de cette fraction est, de loin, la plus déterminante pour modifier la qualité des biscuits à cause de sa teneur en pentosanes. / Three mill streams (patent, middle-cut and low-grade flours) obtained from the industrial milling flow were studied, alone and in combinations, to determine their impact on the rheological behaviour of doughs and the dimensional and textural properties of dry, semi semi-sweet biscuits {petit beurre or butter biscuit type) and wire-cut and rotary molded cookies The addition of the low-grade fraction (which comes from the peripheral portion of the endosperm) in the three recipes resulted in greater dough consistency and an increase in the finished products' firmness and density. When patent flour (which comes from the heart of the endosperm) was used, an inverse correlation was found for the same attributes. The use of patent flour resulted in softer, stickier doughs with lower consistency but longer biscuits with a crispy texture and a tendency towards breakage. Various combinations of these fractions, which result in significant variations in the mineral, pentosan and protein content of the flour, produced major differences in the characteristics of both doughs and finished products. The PLS regressions provides a good description of the relations and interactions between individual and recombined flours as well as their effects on the characteristics of doughs and finished products, owing to the contribution of recipe ingredients such as fat and sugars. Certain physico-chemical flour's parameters (protein, alveograph values, particle size) allow the prediction of dough's consistency. A fractionation and reconstitution procedure was validated using the three mill streams to determine the contributions of the gluten, starch tailings, prime starch and soluble fractions, which were incorporated in the same proportions as in the corresponding original flours. This procedure allowed the dry biscuits to be produced with a smooth surface and lengths very similar to those in biscuits made from the equivalent parent flours. However, a fairly substantial decrease in elongational viscosity, consistency and relaxation rate attributes was found in reconstituted doughs, suggesting that other factors may also play a role in setting in dry biscuits. Moreover, this procedure favours the browning reactions. A mixing plan using isolated fractions of the flours resulting from the various mill streams was used to produce major variations in the biochemical composition of «model flours» in order to more accurately determine the "raw material" effect. The study showed that wheat flour functionality cannot be explained simply by the summation of these components' individual effects. Even if the gluten, starch and soluble fractions each have specific biochemical characteristics, a flour's technological value is determined essentially by the structure-function relations of proteins, pentosans, starch and lipids, their concentrations and the many interactions occurring among them. Regression models and contour plots diagrams allowed us to elucidate how these interactions among the three isolated fractions alter the characteristics of doughs and dry biscuits. The consistency, elongational viscosity and hardness of doughs made from low-grade flours can be explained mainly by pentosan content (negative correlation). A positive correlation, however, was found between these rheological parameters and proteins in patent flour; the quality rather than the quantity of the proteins in the central part of the endosperm seems to play a crucial role here The fortification of a problematic industrial flour (difficulties encountered include overly sticky dough and rough, brittle biscuits with disproportionate dimensions) with gluten, starch tailings, prime starch and the soluble fraction of low-grade or patent flours allowed us to modify the quality of the biscuits. Increased gluten content resulted in a pronounced increase in the consistency and viscoelasticity of doughs. Furthermore, given the same protein content, gluten isolated from patent flour behaved differently from that derived from low-grade flour, due to the quality of the proteins. Gluten-fortified flour produces machinable doughs and biscuits that are smooth, without apparent cracks. The addition of soluble fractions to commercial flour was kept below 5.0%, due to their contribution to increased dough stickiness. Owing to its pentosan content, this fraction has a determining effect on biscuit firmness. At concentrations of 9%, prime starch does not modify the rheological characteristics or quality of biscuits made from industrial flour. On the other hand, increasing the content of starch tailings, which are rich in pentosans, resulted in an unacceptable increase in dough hardness and consistency (4.5 X of its initial value) and biscuit firmness (2.3 X of its initial value) and resistance to breakage. This fraction had a much more pronounced effect by far on dry biscuit quality than the gluten fraction.

Les travaux de cette thèse concernent des études fondamentales liées à la rhéologie interfaciale des systèmes polymères multicouches. Les matériaux choisis sont à base de deux polymères compatibles,PVDF et PMMA de différentes masses molaires. Ces systèmes ont été étudiés sous sollicitations en cisaillement et en élongation suivant les deux régimes en viscoélasticité linéaire (VEL) et non-linéaire (VENL). Les études en VEL ont permis d’étudier la cinétique de développement de l’interphase. Quant aux études en VENL, elles ont permis d’étudier les propriétés intrinsèques de l’interphase simulant ainsi les conditions de mise en œuvre proches de celles des procédés usuels. On démontre ainsi que la rhéologie joue le rôle d’une sonde très fine pour explorer les propriétés aux interfaces des matériaux multicouches. Des modélisations ont été établies en se basant sur les mécanismes physiques mis en jeu. Dans un premier temps, le comportement rhéologique à l’état fondu des multicouches a été étudié par spectrométrie mécanique dynamique en VEL. Les cinétiques d'interdiffusion ainsi que le développement de l’interphase générée aux interfaces de bicouches symétriques et asymétriques ont été étudiés. Les résultats obtenus ont été analysés et modélisés en se basant sur les concepts de la dynamique moléculaire en l’occurrence le modèle de Doi et Edwards. De plus, un nouveau modèle rhéologique a été développé. Il a permis de quantifier les coefficients d'interdiffusion. Les coefficients de friction des chaines et les propriétés rhéologiques de l’interphase ont été modélisés à leur tour. Les résultats obtenus corroborent ceux de la littérature, obtenus par des méthodes spectroscopiques sophistiquées. Le modèle a permis de quantifier les grandeurs viscoélastiques et l’épaisseur de l’interphase. Dans un second temps, des expérimentations en VENL ont été réalisées. Un modèle original a été également proposé pour décrire le comportement relatif à la relaxation des multicouches et de l'interphase. De plus, la sensibilité de la densité d’enchevêtrement a été étudiée pendant et après sollicitations. On démontre que sa présence retarde l'écoulement interfacial surtout sous hautes déformations et vitesses de déformation. En outre, les études des structures multicouches sous sollicitation élongationnelle ont montrées que les propriétés dépendent du rapport de viscosité des couches et les propriétés de l’interphase diffuse. Les travaux de cette thèse mettent en lumière la compétition entre l’effet négatif de l'orientation des chaînes et l'effet favorable de l'écoulement sur les cinétiques de la diffusion. Ensuite, des cartes de stabilités des écoulements stratifiés ont été établies.. La présence de l'interphase diffuse a contribué à une élimination des instabilités. On montre ainsi qu’outre la cinématique de l’écoulement en cisaillement et en élongation, les propriétés de l’interphase ont un rôle important dans la stabilité des écoulements stratifiés en coextrusion. / Fundamental studies have been devoted in this work to probe and modelize the interfacial phenomena at multilayered polymer systems based on two model compatible polymers of PVDF and PMMA with varying molar masses. Linear and nonlinear rheology have been demonstrated to be sensitive to the presence of diffuse interphase triggered from interdiffusion at polymer/polymer interface. Firstly, the interdiffusion kinetics as well as the development of the interphase decoupled to flow as generated at a symmetrical (self diffusion) and an asymmetrical (mutual diffusion) bilayer have been investigated using small-amplitude oscillatory shear measurements. Results were analyzed according to Doi-Edwards theory (tube model) and the effects of annealing factors as well as structural properties on the diffusion kinetics have been studied. The PMMA/PVDF mixtures have been examined to be a couple of weak thermorheological complexity, owning close monomeric friction coefficients of each species in the present experimental conditions. Based on this physics, a new rheological model was developed to quantify the interdiffusion coefficients by taking into account the component dynamics in mixed state and the concept of interfacial rheology. Rheological and geometrical properties of the interphase have been able to be quantified through this model, as validated by scanning electron microscopy coupled with energy dispersive X-ray analysis (SEM-EDX) and transmission electron microscopy (TEM). Secondly, experiments of step strain, startup in simple shear and in uni-axial extension have been carried out on the PMMA/PVDF multilayer structures. An original model was proposed to fit the stress relaxation behavior of multilayer structures and to estimate the relaxation behavior of the interphase. Lack of entanglement at the interface and weak entanglement intensity at the diffuse interphase make them to be subsequently readily to suffer from interfacial yielding even interfacial failure during and after continuous large deformations. Interphase delays the interfacial yielding to a larger external deformation or a higher deformation rate. Besides, elongational properties of the multilayer structures have been shown to be a function of composition as controlled by layer number(interfacial area) and interphase properties (rheology related to entanglement intensity). Finally, the diffuse interphase development coupled to flow in practical coextrusion process has been considered. The compromising result between negative effect of chain orientation and favorable effect of flow on diffusion kinetics gives rise to a broadening interphase after coextrusion. Presence of the diffuse interphase was demonstrated to significantly weaken (or even eliminate) the viscous and elastic instabilities despite of the high rheological contrast. Hence, this work gives guidelines on the key role of the interphase plays in structure-property-processing relationships.

Bien que les connaissances sur les bétons autoplaçants (BAP) soient suffisantes pour permettre leur utilisation, certains paramètres mal exploités, tels que la thixotropie et la robustesse, restent à améliorer. Le premier objectif de ce mémoire est d'établir un protocole expérimental faisable sur chantier, pour mesurer la restructuration du béton, due au phénomène de la thixotropie. Durant la première partie de ce travail, cinq dispositifs expérimentaux ont été testés sur deux mortiers de bétons équivalents, et en second lieu, sur deux bétons autoplaçants. Les analyses sont basées sur la répétabilité et sur des corrélations entre les résultats de ces dispositifs avec ceux du rhéomètre. Les meilleurs essais empiriques, qui ont montré des erreurs relatives faibles et de très bonnes relations, tels que la palette portative, l'étalement au cylindre et le plan incliné, sont employés par la suite, pour étudier la robustesse des bétons autoplaçants. Dans la deuxième partie du mémoire, l'objectif consiste à étudier la robustesse de plusieurs bétons, vis-à-vis de la variation de l'humidité du sable et du dosage en superplastifiant, tout en analysant leurs propriétés pertinentes. En effet, nous avons adopté une méthode pour classer huit BAP, en matière de robustesse, confectionnés avec plusieurs combinaisons d'agents colloïdaux et de superplastifiants (PNS et PCP). Des analyses statistiques nous ont permis de sélectionner les meilleures propriétés étudiées, qui montrent une très bonne concordance de classement des bétons étudiés selon la robustesse. À partir de ces résultats, on a pu démontrer que l'essai de la palette portative est aussi adéquat pour déterminer la robustesse des BAP. En ce qui concerne l'effet des agents colloïdaux sur la robustesse, une classification a été faite, identifiant quatre catégories différentes. Les agents colloïdaux à base de polysaccharide, utilisés dans les bétons à base de polynaphtalène, qui permettent à ces derniers de développer une plus grande robustesse, appartiennent à la classe I. Un autre agent de viscosité de même famille appartient à la classe II, mais il confère au béton une robustesse moins importante. L'amidon modifié, qui offre aux BAP une tolérance moyenne aux changements de la quantité d'eau dans les mélanges se rapporte à la classe III. Enfin, le dérivé de cellulose, qui ne permet pas au BAP de développer une moindre robustesse, est catégorisé dans la classe IV. Une confirmation du même ordre de robustesse avec deux BAP différents a été prouvée durant la deuxième phase de cette partie, en modifiant le dosage de superplastifiant de «10 % par rapport au mélange de référence. La robustesse de ces deux bétons autoplaçants répond du même degré, tant à la variation de l'humidité de sable qu'à la variation de dosage de superplastifiant.